基于STM32的语音导览系统的设计 全球定位, 经纬度, 语音, 景点, 信息

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关键字：语音导览   STMFRBT   软件设计   SPI通信  



景点语音导览主要有以下几种方式：一种是通过全球定位系统(GPS)的用户终端接收工作卫星的导航信息，从而解算出车辆的经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其与景点坐标相比较，当车辆驶入景点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动播报景点语音信息;另一种是对车轮轴的转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定播放时刻，达到准确播放景点语音信息的目的;第三种方案是利用无线射频识别技术，在每一个景点范围内设置一个具有唯一ID 的射频发射器，采用间歇工作方式发射信号，当旅游列车即将到达景点时，车载系统接收到射频发射器信号并解码出景点的ID 号，由系统控制自动播放对应编号的景点语音信息。由于景点自然环境的复杂性，第一种方式难以满足系统要求;第二种方式简单可靠，但旅游轨道车辆运行方向存在不确定性，其相对位置往返变化，系统的自动化程度较低且复杂度较高。本文采用第三种方案实现景点语音自动导览系统。
本文首先介绍了系统总体结构，然后，给出了系统各主要功能模块的具体设计，并重点研究了基于ARM3核的STM32F103RBT6芯片与语音芯片ISD4004之间的SPI 通信控制和实现技术，给出了系统设计实现结果。

最后，给出了有一定工程应用参考价值的结论。

1 系统总体设计

本系统结构原理设计如图1 所示。本设计利用旅游列车轨道固定的特点，在轨道沿线景点预先安装固定ID的RFID,综合考虑到作用距离、数据通信方式、可靠性、使用寿命和维护成本，选用产品433 MHz有源标签GAO C124061。其存储ID 字长32 b。由于在野外自然环境中，出现碰撞的可能性极低，所以，RFID 阅读器只需要正确可靠地获得RFID的ID值，与固定景点所对应，用以触发中断，开始播放该景点的语音信息。

图1 中，MCU 采用STM32F103RBT6 芯片,该芯片是基于ARM Cortex-M3内核高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用MCU。本设计选择这款的原因是看重其性价比：128 KB FLASH、20 KB SRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用I/O脚等一系列性能特征，能完全满足本系统性能要求。总结下来，STM32具有价格低、功能强、使用简单、开发方便等几个很有利的优势。ISD4004为语音录放存储芯片,根据外部控制和外围电路辅助，可随机对其进行语音录入和语音播放。系统MCU 通过RFID 阅读器获得旅游列车沿途RFID的固定ID,根据ID号所对应的预设语音数据存储位置的起始地址信息，通过对ISD4004内置的SPI端口进行控制，实现景点语音选段自动播放。




图1 系统结构原理框图4 系统调试测试结果

4.1 录放音模块调试

对于录音模块功能的测试，采用如下的办法：对着麦克风进行放音，用示波器观察语音芯片的输入引脚是否有信号。在语音芯片输入引脚检测到信号，如图7(a)所示。

在成功录入语音后，发送放音指令在语音芯片输出引脚得到如图7(b)所示波形。




图7 录放音调试试验波形



4.2 SPI模块调试

在录音电路正确后，发送放音指令，在芯片对应SPI1模块功能的引脚端，可以在示波器上看到正确的时序，如图8所示。

图8(a)是片选和时钟信号输出;图8(b)和(c)分别是不停地发送0×55,在STM32 SPI1的数据发送端MOSI和数据接收端MISO得到的波形，与实际相符。







图8 SPI1接口调试试验时序波形




5 结论

本文提出的系统结构简单、实用可靠，特别适用于山区自然景点的有轨旅游列车项目等，因而该系统具有很好的实用价值。可用于复杂环境下的语音导览系统实现结构，详细介绍了系统主要功能模块的实现技术和调试实验结果。